目前,ZnO已廣泛應用于污染物的光降解,然而,它在可見光照射下的光催化性能較差。在此,研究者結合靜電紡絲、水熱和原位沉積技術制造了可見光驅動的PVDF/ZnO/Ag2O異質結構光催化劑。作為基體材料,電紡PVDF納米纖維易于回收和再利用。ZnO納米棒錨定PVDF納米纖維具有較高的比表面積,可提供豐富的光催化活性位點。作為光敏劑,氧化銀納米粒子提高了可見光光催化效率。PVDF/ZnO/Ag2O復合光催化劑在紫外和可見光照射下均表現出優異的光催化性能,這是由于增強的電子-空穴分離/轉移和拓寬的可見光吸收范圍。在可見光照射下,PVDF/ZnO/Ag2O納米復合材料的動力學常數分別比PVDF/Ag2O和PVDF/ZnO高出24.4倍和6.73倍。此外,PVDF/ZnO/Ag2O納米復合材料在回收和再利用方面表現出較高的穩定性,從而大大拓寬了它們在環境修復領域的實際應用。
圖1.(a)PVDF/ZnO/Ag2O異質結構制備示意圖。(b)PVDF、(c)PVDF/ZnO和(d)PVDF/ZnO/Ag2O納米復合材料的SEM圖像。PVDF/ZnO/Ag2O納米復合材料的(e)低放大倍率、(f)高分辨率TEM圖像以及(g)SAED光譜和(h)EDX映射。
圖2.(a)PVDF/Ag2O、PVDF/ZnO和PVDF/ZnO/Ag2O的XRD譜。(b)PVDF/Ag2O、PVDF/ZnO和PVDF/ZnO/Ag2O的XPS全掃描光譜。PVDF/ZnO/Ag2O光催化劑中(c)C1s、(d)Zn2p、(e)Ag3d和(f)O1s的高分辨率XPS光譜。
圖3.不同時間的動態水接觸角測試:(a)PVDF/Ag2O,(b)PVDF/ZnO,和(c)PVDF/ZnO/Ag2O納米復合材料。
圖4.PVDF/Ag2O、PVDF/ZnO和PVDF/ZnO/Ag2O納米復合材料的(a)UV-DRS吸收光譜、(b)相應的帶隙、(c)PL光譜和(d)光電流響應。
圖5.(a)PVDF/Ag2O、PVDF/ZnO和PVDF/ZnO/Ag2O納米復合材料在紫外光照射下的光降解率和(c)動力學曲線。(b)PVDF/Ag2O、PVDF/ZnO和PVDF/ZnO/Ag2O納米復合材料在可見光照射下的光降解率和(d)動力學曲線。PVDF/ZnO/Ag2O納米復合材料在(e)紫外線和(f)可見光照射下的重復循環光降解試驗。
圖6.(a)ZnO/Ag2O異質結構的能帶結構。PVDF/ZnO/Ag2O光催化劑在(b)紫外和(c)可見光照射下的降解機理。